Mifano 15 ya Maswali ya Halijoto na Joto
Urekebishaji wa Kipimajoto
1. Kipimajoto kilichopimwa X kinaonyesha -30 °C kwa kiwango cha kugandisha maji na 90 °C kwa kiwango cha kuchemsha maji. Halijoto ya 60 °C kwa X ni sawa na...
A. 20 o C
B. 45 o C
C. 50 o C
D. 75 o C
E. 80 o C
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Kiwango cha kugandisha maji kwenye kipimajoto X = -30 o
Kiwango cha kuchemsha cha maji kwenye kipimajoto X = 90 o
Swali: 60 o X = ….. o C
Jibu:
Katika kipimo cha Fahrenheit, kiwango cha kugandisha maji ni 32 oF na kiwango cha kuchemka cha maji ni 212 oF . Kati ya kiwango cha kugandisha na kiwango cha kuchemka cha maji kuna tofauti ya 212 o – 32 o = 180 o.
Kwenye kipimo cha Selisiasi, kiwango cha kugandisha cha maji ni 0 ° C na kiwango cha kuchemka cha maji ni 100 ° C. Kati ya kiwango cha kugandisha na kiwango cha kuchemka cha maji kuna tofauti ya 100 ° – 0 ° = 100 °.
Kwenye kipimo cha X, kiwango cha kugandisha maji ni -30 o X na kiwango cha kuchemka cha maji ni 90 o X. Kati ya kiwango cha kugandisha na kiwango cha kuchemka cha maji kuna tofauti ya 90 o – (-30 o ) = 90 o + 30 o = 120 o.
Badilisha kipimo cha X kuwa kipimo cha Celsius:
Jibu sahihi ni D.
Upanuzi
2. Upau wa chuma hupashwa joto hadi nyuzi joto 80 Selsiasi na urefu wake unakuwa sentimita 115. Ikiwa mgawo wa upanuzi wa mstari wa chuma ni 3.10 -3 Selsiasi -1 na halijoto ya awali ya chuma ni nyuzi joto 30 Selsiasi , basi urefu wa awali wa chuma ni….
A. 100 cm
B. 101,5 cm
C. 102 cm
D. 102,5 cm
E. 103 cm
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Halijoto ya awali (T1 ) = 30 ° C
Halijoto ya mwisho (T2 ) = 80 ° C
Mabadiliko ya halijoto (ΔT) = 80 ° C – 30 ° C = 50 ° C
Mgawo wa upanuzi wa mstari wa chuma (α) = 3.10 -3 o C -1
Urefu wa mwisho wa chuma (L) = 115 cm
Inayohitajika: Urefu wa awali wa chuma ( Loo )
Jibu:
Fomula ya upanuzi wa urefu:
Jibu sahihi ni A.
3. Fimbo ya shaba mwanzoni huwa na urefu wa sentimita 40. Inapopashwa joto kwa joto la nyuzi joto 80 Celsius urefu wake huwa sentimita 40,04. Ikiwa mgawo wa upanuzi wa shaba kwa mstari ni 2,0 x 10 -5 o C -1 basi halijoto ya awali ya fimbo ya shaba ni….
A. 20 o C
B. 22 o C
C. 25 o C
D. 30 o C
E. 50 o C
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Halijoto ya mwisho (T2 ) = 80 ° C
Urefu wa awali (Loo ) = 40 cm
Urefu wa mwisho (L) = 40,04 cm
Ongezeko la urefu (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm
Mgawo wa upanuzi wa mstari wa shaba (α) = 2,0 x 10 -5 o C -1
Swali: Halijoto ya awali ( T1 )
Jibu:
Fomula ya upanuzi wa chuma:
0,04 = (2,0 x 10 -5 )(40)(80 – T 1 )
0,04 = (80 x 10 -5 )(80 – T 1 )
0,04 = 0,0008 (80 - T 1 )
0,04 = 0,064 – 0,0008 T 1
0,0008 T 1 = 0,064 – 0,040
0,0008 T 1 = 0,024
T 1 = 30 o C
Jibu sahihi ni D.
Uhamisho wa Joto kwa Uendeshaji
4. Vijiti vya chuma vya ukubwa sawa, lakini vilivyotengenezwa kwa metali tofauti, vimeunganishwa kama inavyoonyeshwa kwenye picha hapa chini. Ikiwa upitishaji joto wa metali I ni mara 4 ya upitishaji joto wa metali II, basi halijoto kwenye makutano ya metali hizo mbili ni…
A. 450 C
B. 40 0 C
C. 35 0 C
D. 30 0 C
E. 25 0 C
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Ukubwa sawa wa shina
Upitishaji wa joto wa chuma I = 4k
Upitishaji wa joto wa chuma II = k
Joto la ncha ya chuma I = 50 0 C
Halijoto ya ncha ya chuma II = 0 0 C
Aliuliza: Halijoto kwenye makutano ya metali mbili
Jibu:
Fomula ya kiwango cha uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji:
Maelezo: Q/t = kiwango cha uhamisho wa joto, k = upitishaji joto, A = eneo la uso, T 1 -T 2 = mabadiliko ya halijoto, l = urefu wa fimbo
Halijoto katika ndege ya mpaka P na Q:
Vijiti viwili vya chuma A na B vina ukubwa sawa kwa hivyo eneo la uso (A) na urefu (l) wa vijiti hivyo huondolewa kwenye mlinganyo.
Jibu sahihi ni B.
5. Zingatia kauli ifuatayo!
(1) Upitishaji wa metali
(2) Tofauti ya halijoto kati ya ncha za chuma
(3) Urefu wa chuma
(4) Uzito wa chuma
Vipengele vinavyoamua kiwango cha uenezaji wa joto katika chuma ni...
A. (1), (2) na (3)
B. (1) na (4)
C. (2) na (4)
D. (3) na (4)
E. (4) pekee
Majadiliano
Kulingana na fomula ya kiwango cha uhamishaji wa joto kwa upitishaji, vipengele vinavyoamua kiwango cha uhamishaji wa joto ni upitishaji wa chuma (k), tofauti ya halijoto kati ya ncha za chuma (T) na urefu wa chuma (l). Uzito wa chuma hauna athari.
Jibu sahihi ni A.
6. Fimbo mbili za PQ zenye ukubwa sawa, lakini aina tofauti za chuma zimeunganishwa kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini. Ikiwa mgawo wa upitishaji joto P ni mara mbili ya mgawo wa upitishaji joto Q, basi halijoto kwenye mpaka kati ya P na Q ni...
A. 84°C
B. 78°C
C. 72°C
D. 70°C
E. 90°C
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Vijiti vya PQ vina ukubwa sawa.
Mgawo wa upitishaji joto wa chuma P (k P ) = 2k
Mgawo wa upitishaji joto wa chuma Q (k Q ) = k
Swali: Halijoto katika ndege ya mpaka P na Q
Jibu:
Fomula ya kiwango cha uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji:
Maelezo: Q/t = kiwango cha uhamisho wa joto, k = upitishaji joto, A = eneo la uso, T 1 -T 2 = mabadiliko ya halijoto, l = urefu wa fimbo
Halijoto katika ndege ya mpaka P na Q:
Fimbo PQ zina ukubwa sawa kwa hivyo A na l huondolewa kwenye mlinganyo.
Hakuna jibu sahihi.
Mabadiliko ya Fomu
7. Kilo 1 ya barafu kwenye joto la 0 ° C huchanganywa na kilo 0,5 ya maji kwenye joto la 0 ° C, kisha...
A. baadhi ya maji huganda
B. baadhi ya barafu huyeyuka
C. barafu yote huyeyuka
D. maji yote huganda
E. wingi wa barafu ndani ya maji unabaki bila kubadilika
Majadiliano
Neno barafu humaanisha maji katika umbo gumu, huku neno maji likimaanisha maji katika umbo la kimiminika.
Kwa 0 ° C, barafu hubadilika kutoka kitu kigumu hadi kioevu. Kwa mabadiliko haya katika hali, barafu lazima inyonye joto. Barafu huchanganywa na maji, kwa hivyo barafu inapaswa kunyonya joto kutoka kwa maji. Hata hivyo, maji pia yako kwa 0 ° C, kwa hivyo hakuna joto linaloweza kufyonzwa na barafu. Kwa hivyo, uzito wa barafu ndani ya maji unabaki bila kubadilika.
Jibu sahihi ni E.
Kanuni Nyeusi
8. Katika chombo cha chuma chenye uzito wa gramu 200, kuna gramu 100 za mafuta kwenye halijoto ya 20 o C. Katika chombo, gramu 50 za chuma kwenye halijoto ya 75 o C huwekwa ndani. Ikiwa halijoto ya chombo itaongezeka kwa 5 o C na joto maalum la mafuta = 0,43 cal/g o C, basi joto maalum la chuma ni...
A. 0,143 kalori/g o C
B. 0,098 kalori/g o C
C. 0,084 kalori/g o C
D. 0,075 kalori/g o C
E. 0,064 kalori/g o C
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Uzito wa chombo cha chuma (m) = 200 gr
Joto la awali la chombo cha chuma (T1 ) = 20 o C
Mafuta yapo kwenye chombo cha chuma ili halijoto ya mafuta = halijoto ya chombo cha chuma.
Joto la mwisho la chombo cha chuma (T2 ) = 20 ° C + 5 ° C = 25 ° C
Uzito wa mafuta (m) = gramu 100
Joto maalum la mafuta (c mafuta) = 0,43 cal/g o C
Joto la awali la mafuta (T1 ) = 20 o C
Mafuta yapo kwenye chombo ili mafuta yawe katika usawa wa joto na chombo cha chuma. Kwa hivyo ikiwa halijoto ya mwisho ya chombo cha chuma ni 25 o C, basi halijoto ya mwisho ya mafuta ni 25 o C.
Joto la mwisho la mafuta (T2 ) = 20 ° C + 5 ° C = 25 ° C
Uzito wa chuma (m) = gramu 50
Joto la awali la chuma (T1 ) = 75 o C
Chuma huingizwa kwenye mafuta kwenye chombo, kwa hivyo chuma huwa katika usawa wa joto na mafuta na chombo. Kwa hivyo ikiwa halijoto ya mwisho ya chombo ni 25 o C, basi halijoto ya mwisho ya chuma ni 25 o C.
Swali: Joto maalum la chuma (c chuma)
Jibu:
Joto linalotolewa na chuma:
Q = mc ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = kalori 2500c
Joto linalofyonzwa na chombo cha chuma:
Q = mc ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = kalori 1000c
Joto linalofyonzwa na mafuta:
Q = mc ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = kalori 215
Kanuni ya Black inasema kwamba katika mfumo uliofungwa na uliotengwa, joto linalotolewa na kitu chenye joto la juu hufyonzwa na kitu chenye joto la chini.
Q iliyotolewa = Q imefyonzwa
2500c = 1000c + 215
2500c – 1000c = 215
1500c = 215
c = 215/1500
c = 0,143 kalori/g o C
Jibu sahihi ni A.
9. Glasi yenye gramu 200 za maji kwenye halijoto ya 20°C hujazwa gramu 50 za barafu kwenye halijoto ya -2°C. Ikiwa ubadilishanaji wa joto pekee utatokea kati ya maji na barafu, baada ya usawa kutokea, yafuatayo yatapatikana: (c maji = 1 cal/gr°C; c barafu = 0,5 cal/gr°C; L = 80 cal/gr)
A. Barafu yote huyeyuka na halijoto iko juu ya 0°C
B. barafu yote huyeyuka na halijoto ni 0°C
C. Sio barafu yote huyeyuka na halijoto ni 0°C
D. halijoto ya mfumo mzima iko chini ya 0°C
E. baadhi ya maji huganda na halijoto ya mfumo ni 0°C
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Uzito wa maji (m maji ) = gramu 200
Halijoto ya maji ( maji ya T ) = 20 ° C
Joto maalum la maji (c maji ) = 1 cal/gr°C
Uzito wa barafu (m es ) = gramu 50
Halijoto ya barafu (T es ) = -2 o C
Joto maalum la barafu (c es ) = 0,5 cal/gr°C
Joto la maji yanayoyeyuka (L) = 80 cal/gr
Jibu:
Pasha joto ili kuongeza halijoto ya barafu kutoka -2 ° C hadi 0 ° C:
Q = mc ΔT
Q = (gramu 50)(0,5 kal/gr°C)(0 o C – (-2 o C))
Q = (50)(0,5 cal)(2)
Q = kalori 50
Pasha ili kuyeyusha barafu yote kwenye maji:
Q = m L = (gramu 50)(kalori 80/gramu) = kalori 4000
Pasha joto ili kupunguza joto la maji yote kutoka 20 ° C hadi 0 ° C:
Q = mc ΔT
Q = (gramu 200)(kalori 1/gr°C)(0 o C – (20 o C))
Q = (200)(kalori 1)(-20)
Q = -4000 kalori
Ishara chanya inamaanisha joto limeongezwa, ishara hasi inamaanisha joto limetolewa.
Joto linalohitajika ili kuongeza halijoto ya barafu hadi 0 ° C ni kalori 50, na joto linalohitajika ili kuyeyusha barafu yote ni kalori 4000. Kwa hivyo, jumla ya joto linalohitajika ili kuyeyusha barafu yote ni kalori 4050. Joto linalopatikana ni joto linalotolewa na maji, ambalo ni kalori 4000.
Inaweza kuhitimishwa kwamba joto linalopatikana halitoshi kuyeyusha barafu yote kuwa maji. Barafu nyingi imeyeyuka kuwa maji, lakini sehemu ndogo haijayeyuka. Maji haya na barafu iliyobaki iko kwenye 0 ° C.
Jibu sahihi ni C.
10. Kipande cha alumini chenye uzito wa gramu 200 chenye halijoto ya 20 ° C huwekwa kwenye chombo cha maji chenye uzito wa gramu 100 na halijoto ya 80 ° C. Ikiwa joto maalum la alumini ni 0,22 cal/g o C na joto maalum la maji ni 1 cal/g o C, basi halijoto ya mwisho ya alumini iko karibu na...
A. 20 o C
B. 42 o C
C. 62 o C
D. 80 o C
E. 100 o C
Majadiliano
Inajulikana kwamba :
Uzito wa alumini = gramu 200
Halijoto ya alumini = 20 o C
Uzito wa maji = gramu 100
Halijoto ya maji = 80 ° C
Joto maalum la alumini = 0,22 cal/g o C
Joto maalum la maji = 1 cal/g o C
Alipoulizwa : joto la mwisho la alumini
Jibu :
Alumini iko ndani ya maji kwa hivyo halijoto ya mwisho ya alumini = halijoto ya mwisho ya maji.
Joto linalotolewa na maji yenye halijoto ya juu (Q hutolewa) = joto linalofyonzwa na alumini yenye halijoto ya chini (Q hufyonzwa)
m maji c (ΔT) = m alumini c (ΔT)
(100)(1)(80 - T) = (200)(0,22)(T - 20)
(100)(80 - T) = (44)(T - 20)
8000 – 100T = 44T – 880
8000 + 880 = 44T + 100T
8880 = 144T
T = 62 o C
Jibu sahihi ni C.
11. Sarafu ya gramu 50 kwenye joto la nyuzi joto 85 huchovya ndani ya gramu 50 za maji kwenye joto la nyuzi joto 29,8 (joto maalum la maji = 1 kal.g —1 .°C —1 ). Ikiwa halijoto ya mwisho ni nyuzi joto 37 na chombo hakifyonzi joto, basi joto maalum la chuma ni…
A. 0,15 kalori.g -1 .°C -1
B. 0,30 kalori.g -1 .°C -1
C. 1,50 kalori.g -1 .°C -1
D. 4,8 kalori.g -1 .°C -1
E. 7,2 kalori.g -1 .°C -1
Majadiliano
Inajulikana kwamba :
Uzito wa metali (m metali ) = gramu 50
Halijoto ya chuma = 85 ° C
Uzito wa maji (m maji ) = gramu 50
Halijoto ya maji = 29,8 ° C
Joto maalum la maji (c maji ) = 1 cal.g -1 .°C -1
Joto la mwisho la mchanganyiko = 37 o C
Alipoulizwa : joto maalum la chuma (c chuma)
Jibu :
Joto linalotolewa na metali yenye halijoto ya juu (Q hutolewa) = joto linalofyonzwa na maji yenye halijoto ya chini (Q hufyonzwa)
m chuma c (ΔT) = m maji c (ΔT)
(50)(c)(85 - 37) = (50)(1)(37 - 29,8)
(c)(85 - 37) = (1)(37 - 29,8)
48 c = 7,2
c = 0,15 kalori.g -1 .°C -1
Jibu sahihi ni A.
12. Kipande cha barafu cha gramu 50 kwa joto la 0°C huchovya kwenye gramu 200 za maji kwa joto la 30°C kilichowekwa kwenye chombo maalum. Tuseme chombo hakifyonzi joto. Ikiwa joto maalum la maji ni 1 cal.g - 1 °C -1 na joto la mchanganyiko wa barafu ni 80 cal.g -1 , basi halijoto ya mwisho ya mchanganyiko ni….
A. 5°C
B. 8°C
C. 11°C
D. 14°C
E. 17°C
Majadiliano
Inajulikana kwamba :
Uzito wa barafu (m es ) = gramu 50
Halijoto ya barafu = 0°C
Uzito wa maji (m maji ) = gramu 200
Halijoto ya maji = 30 ° C
Joto maalum la maji (c maji ) = 1 cal.g – 1 °C –1
Joto la barafu inayoyeyuka (L barafu ) = 80 cal.g –1
Aliuliza : joto la mwisho la mchanganyiko
Jibu :
Kwanza kadiria hali ya mwisho:
Joto linalotolewa na maji ili kupunguza joto lake kutoka 30 ° C hadi 0 ° C:
Q huru = m maji c maji (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000
Joto linalohitajika kuyeyusha barafu yote:
Q melt = m es L es = (50) (80) = 4000
Joto linalotumika kuyeyusha barafu yote ni 4000 pekee huku kiasi cha joto kinachopatikana ni 6000. Inaweza kuhitimishwa kwamba halijoto ya mwisho ya mchanganyiko ni zaidi ya 0 ° C.
Kanuni Nyeusi :
Joto linalotolewa na maji = joto ili kuyeyusha barafu yote + joto ili kuongeza joto la maji ya barafu
(m maji )(c maji )(ΔT) = (m es )(L es ) + (m es )(c maji )(ΔT)
(200)(1)(30-T) = (50)(80) + (50)(1)(T-0)
(200)(30-T) = (50)(80) + (50)(T-0)
6000 – 200T = 4000 + 50T – 0
6000 – 4000 = 50T + 200T
2000 = 250T
T = 2000/250
T = 8 o C
Jibu sahihi ni B.
Mabadiliko katika hali ya maada
13. Grafu iliyo hapa chini inaonyesha uhusiano kati ya halijoto (T) na joto (Q) linalotumika kwa gramu 1 ya kigumu. Kiasi cha joto cha uvukizi wa kigumu ni…
A. Kalori 60/gramu
B. Kalori 70/gramu
C. Kalori 80/gramu
D. Kalori 90/gramu
E. Kalori 100/gramu
Majadiliano:
Joto la uvukizaji ni kiasi cha joto kinachofyonzwa (au kutolewa) na gramu 1 ya kitu ili kubadilisha hali yake kutoka kioevu hadi gesi (au kutoka gesi hadi kioevu).
Inajulikana :
Joto linalofyonzwa au kutolewa: Q = kalori 140 - kalori 60 = kalori 80
Uzito wa imara: m = gramu 1
Aliuliza :
Joto la mvuke (L)v) vitu vikali?
Jawab :
Fomula ya kubaini joto la mvuke :
Q = m Lv
Maelezo: Q = joto linalofyonzwa au kutolewa, m = uzito wa dutu, Lv = joto la mvuke
Lv = Q / m
Lv = kalori 80 / gramu 1
Lv = kalori 80/gramu
Jibu sahihi ni C.
14. Hapa chini kuna grafu ya joto dhidi ya halijoto ya kilo 1 ya mvuke kwa shinikizo la kawaida. Kiwango cha kuchemsha cha maji ni 2256 x 103 J/kg na joto maalum la maji ni 4,2 x 103 J/kg K, kisha joto linalotolewa katika mabadiliko kutoka kwa mvuke hadi maji ni…
A. 4,50 × 103 Joule
B. 5,20 × 103 Joule
C. 2,00 × 106 Joule
D. 2,26 × 106 Joule
E. 4,40 × 106 Joule
Majadiliano:
Inajulikana :
Joto la mvuke au moto unaochemka (L)v) = 2.256 x 103 J/kg
Joto maalum la maji (c) = 4200 J/kg K
Uzito wa mvuke (m) = kilo 1
Aliuliza :
Joto lililotolewa (Q)?
Jawab :
Q = m Lv
Q = (kilo 1)(2.256 x 103 J/kg)
Q = 2256 x 103 Joule
Q = 2,256 x 106 Joule
Jibu sahihi ni D.
15. Kiasi cha joto kinachofyonzwa ili kuongeza joto la kilo 2 za maji kutoka -2 oC hadi 10 oC ni… Joto maalum la maji = 4.200 J/kg Co, joto maalum la barafu = 2.100 J/kg Co, joto la muunganiko wa maji (LF) = 334.000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Majadiliano:
Inajulikana :
Uzito (m) wa maji = kilo 2
Halijoto ya awali (T) = -2 oC
Halijoto ya mwisho (T) = 10 oC
Joto maalum la barafu (c es) = 2100 J/kg Co
Joto maalum la maji (c maji) = 4200 J/kg Co
Joto la muunganiko wa maji (L)F) = 334.000 J/kg
Aliuliza :
Kufyonzwa na joto (Q)?
Jawab :
Mabadiliko ya halijoto kutoka -2 oC hadi 10 oC hupitia hatua kadhaa.
Hatua ya 1, halijoto ya barafu huongezeka kutoka -2 oC hadi 0 oC (ongezeko la joto la barafu husimama kwenye sehemu ya kuganda ya maji, ambayo ni 0 oC)
Hatua ya 2, barafu yote huyeyuka (hali ngumu hubadilika kuwa hali ya kimiminika katika halijoto ya kiwango cha kuganda cha maji, ambayo ni 0 oC)
Hatua ya 3, halijoto ya maji huongezeka tena kutoka 0 oC hadi 10 oC)
Kwa hivyo kutoka kwa halijoto ya -2 oC hadi 0 oC, maji bado yako katika umbo gumu. Katika halijoto 0 oC, kuna mabadiliko kutoka kwa imara hadi kimiminika. Baada ya hali ngumu kubadilika hadi hali ya kimiminika, halijoto ya maji huongezeka tena kutoka 0 oC hadi 10 oC.
Q1 = (m)(c es)(delta T) = (kilo 2)(2100 J/kg Co(0) oC – (-2) oC)) = (2)(2100 J)(2) = 8400 J
Q2 = (m)(LF) = (kg 2)(334.000 J/kg) = 668.000 J
Q3 = (m)(c maji)(delta T) = (kilo 2)(4200 J/kg Co(10) oC - 0 oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Joto linalofyonzwa:
Q = Q1 + Swali2 + Swali3
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = Jouli 760.400
Jibu sahihi ni A.
Chanzo cha swali:
Maswali ya Fizikia ya Mtihani wa Kitaifa kwa Shule ya Upili ya Wazee/Shule ya Upili ya Ufundi
